not logged in | [Login]
A többlet hő felhasználása a távfűtéshez.
A hőtöbblet modul kulcseleme a használt forrás-mosogató modell. Felépít egy minimális hosszúságú átviteli hálózatot, és kiszámítja az áramlást az év minden órájára a Nuts2 felbontású lakossági fűtési terhelési profilok és a Nuts0 felbontású ipari terhelési profilok alapján. Az egész évben elért átlagos csúcsáramok alapján kiszámíthatók az erőátviteli vezetékek és hőcserélők költségei a forrás és a mosogató oldalán.
A Nuts0 ID és az ipari szektor alapján minden forráshoz évente óránkénti felbontású terhelési profilt rendelnek.
A távfűtési potenciál számítási modulja alapján egyenlő távolságra kerülnek belépési pontok a koherens területeken. A belépési pontok Nuts2 ID-jétől függően a terhelési profil hozzá van rendelve.
Egy meghatározott sugáron belül ellenőrzik, hogy melyik forrás található egymástól, melyik mosogató tartózkodik egymástól, és melyik mosogató tartozik a forrásokhoz. Ezt egy grafikon ábrázolhatja, amelynek forrásai és mosogatói képezik a csúcsokat, és a tartományban lévő csúcsok élekkel vannak összekötve.
A minimális átfogó fát kiszámítja az élek távolságával súlyként. Ennek eredményeként egy grafikon megőrzi összeköttetését, miközben az élek minimális teljes hossza megvan. Vegye figyelembe, hogy a koherens területek belépési pontjai ingyenesen kapcsolódnak belsőleg, mivel saját elosztóhálózatot alkotnak.
A források és a mosogatók közötti maximális áramlást az év minden órájára kiszámítják.
Az éves csúcsáram 3 órán át átlagolva határozza meg az átviteli vezetékek és a hőcserélők szükséges kapacitását. A szállítóvezetékek költsége a hosszától és a kapacitástól függ, míg a hőcserélők költségeit csak a kapacitás befolyásolja. A forrás oldalán egy levegő-folyadék hőcserélő beépített szivattyúval az átviteli vonalhoz, és a mosogató oldalán egy folyadék-folyadék hőcserélő feltételezik.
Mivel minden szállítóvezeték költsége és áramlása ismert, a legmagasabb költség-áram arányú vonalak eltávolíthatók, és az áramlást újra kiszámíthatjuk, amíg a kívánt áramlási költséget elérjük.
A két pont közötti távolság kiszámításához a loxodrom hosszának kis szöget közelítő módszerét kell használni. Noha az ortodróm távolság pontos megvalósítása is van, a megnövekedett pontosságnak nincs valódi haszna, mivel a távolságok általában kevesebb, mint 20 km, és a tényleges távvezeték hosszának bizonytalansága számos tényező, például a topológia miatt. Ha két pont a sugaratartományban van, akkor azt a szomszédsági listában tárolja. Az ilyen szomszédsági listákat a források és a források, a mosogatók és a mosogatók, valamint a források és a mosogatók között hajtják végre. Az elválasztás oka abban áll, hogy rugalmas-e bizonyos hőmérsékleti követelményeket hozzáadni a forrásokhoz vagy a mosogatókhoz.
Az igraph könyvtár alapján egy NetworkGraph osztály valósul meg, a számítási modulhoz szükséges összes funkcióval. Noha az igraph rosszul dokumentálva van, sokkal jobb teljesítményt nyújt, mint a tiszta python modulok, mint például a NetworkX, és szélesebb platformon támogatja a Linuxot, ellentétben a grafikus eszközzel. A NetworkGraph osztály csak egy hálózatot ír le a felületen, de 3 különböző grafikont tartalmaz. Először: a három szomszédsági lista által meghatározott hálózatot leíró gráf. Másodszor, az azonos koherens területű folyadékokat belsőleg összekötő megfelelőségi gráf, és utoljára a maximális áramlási számításhoz használt maximális áramlási gráfot.
Csak a valódi forrásokat tartalmazza, és csúcsokként süllyed.
Minden mosogatónak szüksége van egy levelezési azonosítóra, amely jelzi, ha egy már létező hálózathoz kapcsolódik, például koherens területeken. Ugyanazon megfelelési azonosítóval rendelkező mosogatógépek egy új csúcshoz vannak csatlakoztatva, amelynek nulla súlyú élek vannak. Ez elengedhetetlen a minimális átfogó fa kiszámításához, és ennek okán használják a megfelelési gráfot. Ez a szolgáltatás források számára is megvalósítva, de nem használt.
Mivel az igraph nem támogat több forrást, és maximális áramlási funkciójában süllyed, kiegészítő gráfra van szükség. Bevezeti a végtelen forrást és a mosogató csúcsát. Minden valódi forrás a végtelen forráshoz van csatlakoztatva, és minden valódi mosogató egy szélgel kapcsolódik a végtelen mosogatóhoz. Vegye figyelembe, hogy ha egy mosogató csatlakozik egy levelezési csúcshoz, akkor ez a csúcs lesz csatlakoztatva, nem pedig a mosogató.
A megfelelési gráf alapján kiszámítjuk a minimális átfogó fát. A koherens mosogatókat összekötő élek súlya mindig 0, tehát mindig a minimális átfogó fa részét képezik.
A valódi forrásokat vagy a mosogatókat a végtelen forráshoz vagy a mosogatóhoz összekötő széleken átáramló áramlást az egyes források vagy mosogatók tényleges kapacitása korlátozza. Numerikus okokból a kapacitások úgy normalizálódnak, hogy a legnagyobb kapacitás 1 legyen. A levelezési grafikonban található élek részhalmazán történő átáramlás 1000-re korlátozódik, amelynek minden intenzív és célra korlátozás nélküli áramlást kell biztosítania. Ezután kiszámolják a végtelen forrástól a végtelen mosogatóig terjedő maximális áramlást, és az áramlást az eredeti méretre méretezik. Mivel a koherens süllyedések nem közvetlenül kapcsolódnak a végtelen mosogatócsúcshoz, hanem a megfelelési csúcs segítségével az áthaladó áramlás az összes koherens süllyedés összegére korlátozódik.
Az igraph maximális áramlási funkciójának megvalósítása a Push-rebel algoritmust használja. Az ilyen típusú algoritmus nem érinti a költségeket, és lehet, hogy nem mindig találja meg a legrövidebb utat az áramlás irányításához. Költségre érzékeny algoritmus nem érhető el az igraphban, és a teljesítmény valószínűleg alacsony lesz, hogy az óránkénti áramlást egész évben meg tudja oldani. De mivel a korábban egy minimális átfogó fára csökkentik, azok az esetek, amikor nem ideális megoldást választanak, nagyon korlátozottak és valószínűtlen. A Push-rebel algoritmus hajlamos arra is, hogy az áramlást a legkevesebb élen keresztül vezessen. Az ábra ábrázolása determinisztikusnak tűnik az áramlás elosztásának sorrendjében, ha a grafikonok legalább automatizmusok, ami fontos az órás áramlási számítás szempontjából, mivel az élek közötti mesterségesen bevezetett áramlási oszcilláció nem kívánatos.
A hőforrások az ipari adatbázisból származnak . A hőmennyiségük, a Nuts0 ID és az ipari szektor alapján az egyes helyszínekre az év minden órájára kiterjedő terhelési profil készül. A webhelyek egyedi hozzáadását tervezik.
A hűtőbordák koherens területeken alapulnak, és ismert hőigényük van. A koherens területek maszkot képeznek egy rácshoz, amelyen az egyenlő távolságú pontok belépési pontokként vannak elrendezve. A kiválasztott Nuts2 ID-től függően a mosogatókhoz hozzá van rendelve egy lakossági fűtési profil. A belépési pontok és a mosdók egyedi hozzáadását tervezik.
Az említett terhelési profilok 8760 pontból állnak, amelyek a 365 nap minden órájára vonatkoznak. A terhelési profilokkal kapcsolatos további információk itt találhatók.
Mivel a távfűtési rendszerek nagy hőkapacitással rendelkeznek, az áramlás csúcsa nem jelenti azt, hogy az átviteli vezetékeknek azonnali hőszigetet kell leadniuk. Ezért az átviteli vezetékek és a hőcserélők szükséges kapacitásait az átlagolt csúcsterhelés határozza meg. Pontosabban, a számtalan konvolúciós függvényt használjuk az átfolyás átlagolására az elmúlt három órában állandó funkcióval történő konvolúcióval. Ezen értéktől függően a következő táblázat átviteli vezetéket választja.
A használt távvezetékek sajátos költségei
| Teljesítmény MW-ban | Költségek euróban / millió | Hőmérséklet ° C-ban | | ------------- |: -------------: | -----: | | 0,2 | 195 | <150 | | 0,3 | 206 | <150 | | 0,6 | 220 | <150 | | 1.2 240 | <150 | | 1,9 | 261 | <150 | | 3.6 288 | <150 | | 6.1 323 | <150 | | 9.8 | 357 | <150 | | 20. | 426 | <150 | | 45 | 564 | <150 | | 75 | 701 | <150 | | 125 | 839 | <150 | | 190 | 976 | <150 | | > 190 | 976 | <150 |
A forrásoldalon lévő hőcserélő költségeivel, amelyek feltételezhetően levegő-folyadék lesznek kiszámítva
CHs forrás (P) = P csúcs * 15 000 € / MW.
A folyadék-folyadék hőcserélő költségeit a mosogató oldalán a következővel kell meghatározni
CHsink (P) = P csúcs * 265 000 € / MW, ha P csúcs <1 MW vagy
C HSink (P) = P csúcs * 100 000 € / MW egyéb.
A szivattyú költségei követik
C szivattyú (P) = P csúcs * 240 000 € / MW, ha P csúcs <1 MW vagy
C szivattyú (P) = P csúcs * 90 000 € / MW egyéb.
Az átviteli vezetékek költség-áramlási küszöbértékével eltávolíthatók, ha túllépik azt, hogy javítsák az áramlási-költség arányt. A szélek eltávolítása után az áramlást újra kell számolni, mivel az áramlás folytonossága a grafikonon már nem garantált. A költség-áramlási arány más szegélyeknél is növekedhet, így ezt a folyamatot addig ismételjük, amíg az összes áramlás összege már nem változik.
Először a hőforrásokat és a mosogatókat terhelési profiljukkal terheljük. Ezután elvégzik a rögzített sugárkeresést, és a hálózat inicializálódik. Ezután a hálózatot minimális átfogó fára csökkentik, és a maximális áramlást kiszámítják az év minden órájára. Az áramlás alapján kiszámítják minden hőcserélő, szivattyú és átviteli vezeték költségeit. Ha a küszöbérték és az áramlási arány meghatározásra kerül, akkor a távvezeték eltávolítását végrehajtják. Végül a hálózat teljes költsége és teljes áramlása, valamint a hálózat elrendezése tér vissza.
Mintafuttatás Aalborgban.
Mintafuttatás Aalborgban. A kék aeras a távfűtést képviselik. A narancssárga pont jelzi a hőforrást, a sárga pedig a távfűtési hálózat belépési pontját. A teljes költség 13,7 M €, az éves teljes áramlás 185 GWh, ami 0,74 ct / kWh-t eredményez 10 éves beruházási időszak alatt.
Ezt az oldalt Ali Aydemir * és David Schilling * írta
* Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
Szerzői jog © 2016-2018: Ali Aydemir, David Schilling
Creative Commons Nevezd meg! 4.0 Nemzetközi licenc Ez a munka a Creative Commons CC BY 4.0 Nemzetközi Engedélye alapján van licenccel.
SPDX-licenc-azonosító: CC-BY-4.0
Licenc-szöveg: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Szeretnénk kifejezni legmélyebb elismerésünket a Horizont 2020 Hotmaps projekthez (támogatási megállapodás száma: 723677), amely finanszírozást nyújtott a jelen vizsgálat elvégzéséhez.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Croatian* Czech* Danish* Dutch* Estonian* Finnish* French* German* Greek* Irish* Italian* Latvian* Lithuanian* Maltese* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Spanish* Swedish*
*: machine translated